[發明專利]一種考慮內部降級與外部沖擊的系統故障行為雙時鐘仿真建模方法

在審

• 申請號: 202111398012.0
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN114138621A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 馮強;郭星;任羿;楊德真;孫博;王自力
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F11/34
• 分類號: G06F11/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種考慮內部降級與外部沖擊的系統故障行為雙時鐘仿真建模方法，其特征在于，包括：

S100：基于隨機抽樣的零部件故障時鐘初設；

S200：考慮外部沖擊的零部件故障時鐘修正；

S300：基于故障邏輯的系統故障時鐘設定；

S400：基于雙時鐘的系統可靠性仿真推進。

2.根據權利要求1所述的一種考慮內部降級與外部沖擊的系統故障行為雙時鐘仿真建模方法，其特征在于：在S100所述“基于隨機抽樣的零部件故障時鐘初設”中，采用連續型隨機變量抽樣方法初步設置系統零部件故障時鐘。初步設置零部件i故障時鐘存量S_i∈[0,1]和動力學消耗速率v_i＝1/TTF_i。其中TTF_i用于表示零部件i故障時間的抽樣值。通常情況下，系統零部件i服從某類壽命分布F(x)，TTF_i的抽樣公式為：

TTF_i(m)＝F_i^-1(η) (1)

式中TTF_i(m)表示TTF_i的第m次隨機抽樣，η為隨機數，取值范圍為[0,1]。因此，零部件i的故障時鐘初步設置為：

3.根據權利要求1所述的一種考慮內部降級與外部沖擊的系統故障行為雙時鐘仿真建模方法，其特征在于：在S200所述“考慮外部沖擊的零部件故障時鐘修正”中，依據外部環境對零部件退化過程的影響，對外部環境狀態進行劃分，并實現零部件故障時鐘的實時修正。本發明將外部環境劃分為三類主要狀態：正常環境狀態、性能降級狀態和極端環境狀態。其中，極端環境特指攻擊、地震、火災等直接導致零部件失效的外部沖擊。

在步驟S100的基礎上，將v_i修正為參數k_i(t)用于描述不同環境狀態對零部件退化過程的影響。通過動態調整參數k_i(t)以反應不同環境狀態對零部件故障時鐘消耗速率的影響，詳細賦值情況如下：

在系統模擬仿真過程中，將依據系統所處的環境狀態對零部件i的故障時鐘進行實時修正，結果為：

4.根據權利要求1所述的一種考慮內部降級與外部沖擊的系統故障行為雙時鐘仿真建模方法，其特征在于：在S300所述“基于故障邏輯的系統故障時鐘設定”中，基于系統邏輯架構與零部件組成，設置函數f(S₁(t),…,S_i(t),…,S_q(t))用于描述系統故障時鐘,q表示部件數量。在正常環境狀態下，串聯系統的故障時鐘函數為：

f(S₁(t),...,S_i(t),...,S_q(t))＝min{TTF₁,...,TTF_i,...,TTF_q} (5)

對于并聯系統，系統故障時鐘為：

f(S₁(t),...,S_i(t),...,S_q(t))＝max{TTF₁,...,TTF_i,...,TTF_q} (6)

5.根據權利要求1所述的一種考慮內部降級與外部沖擊的系統故障行為雙時鐘仿真建模方法，其特征在于：在S400所述“基于雙時鐘的系統可靠性仿真推進”中，基于系統仿真時鐘與零部件故障時鐘推進系統的模擬仿真，并實時判斷系統故障狀態。在系統仿真時鐘的推進過程中，根據系統所處環境狀態完成對零部件故障時鐘的實時修正，并計算零部件在任意時刻的故障時鐘存量。當零部件故障后，實現故障時鐘存量的完全恢復與部分恢復，并依據系統故障時鐘函數判斷系統健康狀態，進而支持面向系統可靠性的模擬仿真運算。